PENGARUH PENAMBAHAN RESORSINOL PADA PEMBUATAN PEREKAT LIKUIDA SABUT KELAPA
SKRIPSI
Oleh
MUTIARA ISTIQOMAH 090405010
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA NOVEMBER 2014
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN RESORSINOL PADA PEMBUATAN PEREKAT LIKUIDA SABUT KELAPA
SKRIPSI Oleh
MUTIARA ISTIQOMAH 090405010
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA NOVEMBER 2014
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN RESORSINOL PADA PEMBUATAN PEREKAT LIKUIDA SABUT KELAPA
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.
Medan, November 2014
Mutiara Istiqomah NIM 090405010
ii Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN Skripsi dengan judul :
PENGARUH PENAMBAHAN RESORSINOL PADA PEMBUATAN PEREKAT LIKUIDA SABUT KELAPA
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada 26 November 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan, November 2014
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
Ir. Netti Herlina, MT NIP. 19680425 199703 2 004
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
M.Hendra S. Ginting, ST,MT NIP : 19700919 199903 1 001
iii Universitas Sumatera Utara
PRAKATA Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Resorsinol Pada Pembuatan Perekat Likuida Sabut Kelapa”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia dan Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Melalui penelitian ini diperoleh penambahan resorsinol yang terbaik pada penambahan 30 % berat resorsinol menghasilkan karakteristik berbentuk cair, warna cokelat kemerahan dan bebas kotoran, pH 10,6, viskositas 131,712 cps, spesifik gravity 1,258, kadar padatan 80%, kadar formaldehida 1,051% dan masa gelatinasi ≥ 30 menit. Dengan ini dapat diketahui dan ditentukan keadaan yang terbaik yang dapat dimanfaatkan sebagai proses pembuatan perekat likuida berbahan dasar sabut kelapa. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Ir. Netti Herlina, MT selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, November 2014 Penulis,
Mutiara Istiqomah iv Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1. Kedua orang tua penulis, Wagimun dan Elly Rusani yang senantiasa memberikan dukungan moril dan semangat kepada penulis. 2. Ibu Ir. Netti Herlina, MT, selaku dosen pembimbing penelitian yang telah memberikan saran kepada penulis dalam pembuatan laporan hasil penelitian ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Penguji I dan Koordinator penelitian yang telah memberikan banyak kritik, saran dan bimbingan dalam pengerjaan laporan hasil penelitian ini. 4. Bapak M. Hendra S. Ginting, ST,MT sebagai dosen penguji II yang telah memberikan banyak kritik, saran dan bimbingan dalam pengerjaan laporan hasil penelitian ini. 5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU. 6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 7. Kepada BRI yang telah memberikan bantuan dana berupa beasiswa yang digunakan dalam keperluan penyusunan laporan ini. 8. Abang (Wellyam Munandar) dan Adik-adik (Nurul Nia Aqsari dan Yulia Siti Maisaroh) yang selalu memberikan dukungan dan doanya. 9. Kakek (Sakimin. JS) dan bibi tercinta (Indah Maulina) yang selalu mendukung dan memberikan doa buat penulis. 10. Keponakan tercinta (Satrio Pratama) buat keceriannya dan semua keluarga besar penulis, penulis mengucapkan beribu-ribu terima kasih atas dukungan dan doa yang telah kalian panjatkan buat penulis. 11. Sahabat terdekat dan terbaik (Mitha Alviyulita) yang telah banyak memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. 12. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2009 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis. 13. Rekan – rekan asisten Lab. Proses Industri Kimia Periode 2012-2014 (Elmer, Intan, Lena, Indah, Doni, Jeky, Sari, Ely, Ridho dan Ruben). v Universitas Sumatera Utara
14. Sahabat – sahabat di Teknik Kimia Stambuk 2008 (bang Alfy dan bang Nanta), stambuk 2010 (retno, margaret, valentino, nofriko) dan stmbuk 2010 (Bagus Anandika dan Kherly) yang telah membantu dan memberi semangat kepada penulis
vi Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama NIM Tempat, tanggal lahir Nama orang tua
: Mutiara Istiqomah : 090405010 : Medan, 31 Desember 1991 : Wagimun dan Elly Rusani Alamat orang tua : Jl. Mesjid Taufik Gang Dame No 12, Kelurahan Tegal Rejo, Kecamatan Medan Perjuangan, Provinsi Sumatera Utara Asal Sekolah: TK Surya tahun 1996-1997 SD N 060875 tahun 1997-2003 SMP Swasta Pahlawan Nasional tahun 2003 – 2006 SMA Swasta Medan Putri tahun 2006 – 2009 Beasiswa yang pernah diperoleh: 1. Bantuan Belajar mahasiswa tahun 2009 2. Beasiswa BRI Peduli Pendidikan tahun 2011-2013 Pengalaman Organisasi/ kerja : 1. HMI periode 2009- sampai sekarang sebagai Anggota. 2. Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2011/2012 sebagai Anggota. 3. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013. 4. Asisten Lab. Proses Industri Kimia tahun 2012-1014 modul Pembuatan Biodiesel dengan Proses Transesterifikasi. Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal: Mutiara Istiqomah dan Netti Herlina “Pengaruh Penambahan Resorsinol Pada Pembuatan Perekat Likuida Sabut Kelapa,” Jurnal Teknik Kimia (2014).
vii Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Perekat likuida sabut kelapa adalah hasil reaksi antara lignin pada serbuk bahan yang digunakan dengan senyawa aromatik pada suhu tinggi sehingga diperoleh suatu larutan yang dapat digunakan sebagai perekat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik kualitas perekat likuida sabut kelapa (LSK) dan mengetahui pengaruh penambahan resorsinol pada pembuatan perekat LSK. Bahan yang digunakan antara lain serat dari sabut kelapa berwarna cokelat, fenol, formaldehid 37%, asam sulfat, natrium hidroksida, resorsinol. Penelitian dilakukan dalam 3 tahap yaitu tahap I pembuatan partikel sabut kelapa, dimana pada tahap ini sabut kelapa dibuat kedalam partikel 100 mesh, tahap II pembuatan perekat LSK dimana pada tahap ini terdapat dua tahapan reaksi yaitu likuifikasi sabut kelapa dan polimerisasi, dan tahap III penambahan resorsinol kedalam perekat LSK. Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah variabel penambahan kadar resorsinol sebesar 10, 20, 30 persen berat . Variabel - variabel yang diamati yaitu analisa kenampakan, pH, viskositas, densitas, kadar padatan, kadar formaldehida bebas, masa gelatinasi dan analisa senyawa dengan menggunakan FT-IR perekat LSK untuk kondisi tanpa penambahan resorsinol dan dengan penambahan 30% resorsinol. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan resorsinol memberikan pengaruh pada perekat LSK yang dihasilkan, yaitu memiliki bentuk cair, warna cokelat kemerahan dan bebas kotoran, pH berkisar 12,6-10,6, viskositas 43,867- 131,712 cps, spesifik gravity 1,252-1,258, kadar padatan 46,67-80%, kadar formaldehida 1,952-1,051% dan masa gelatinasi ≥ 30 menit. Hasil FT-IR perekat LSK menunjukkan adanya kemiripan gugus dengan resin fenol formaldehid, yaitu adanya gugus OH, C=H dari cincin aromatic, C-H dari metilen, C-O dari eter dan senyawa fenolik. Kata kunci: sabut kelapa, fenol, formaldehid, resorsinol, perekat likuida sabut kelapa.
viii Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT Liquid adhesive coconut coir is the result of a reaction between lignin powder material used with aromatic compounds at high temperatures in order to obtain a solution that can be used as an adhesive. This study aims to investigate the characteristics of liquid adhesive of coconut coir (LACC) qualities and determine the effect of resorcinol in the manufacture of adhesives LACC. Materials used include coconut coir fiber of brown, phenol, formaldehyde 37%, sulfuric acid, sodium hydroxide, resorcinol. The study was conducted in three phases: I coir manufacturing particles, which at this stage coir made into particles of 100 mesh, adhesive manufacturing stage II LACC which at this stage there are two stages of the liquefaction reaction coir and polymerization, and stage III addition of resorcinol LACC into the adhesive. The variables used in this study is the addition of variable rate resorcinol at 10, 20, 30% by weight. Variables - variables that were analyzed appearance, pH, viscosity, density, solid content, formaldehyde-free rate, time gelatinasi and compound analysis using FT-IR adhesive LACC to conditions without the addition of resorcinol and with the addition of 30% resorcinol. The results showed that the addition of resorcinol LACC influence on the resulting adhesive, which has a liquid form, reddish brown color and free of dirt, the pH ranged from 12.6 to 10.6, 43,867- 131.712 cps viscosity, specific gravity of 1.252 to 1.258, solid content 46.67 to 80%, from 1.952 to 1.051% formaldehyde content and gelatinization time ≥ 30 minutes. FT-IR results showed similarity LACC adhesive force phenol formaldehyde resin, namely the presence of the OH group, C = H of the aromatic ring, of methylene CH, CO from ether and fenolic compound. Keyword: cocofiber, phenol, formaldehyde, resorcinol, coconut liquid, adhesive.
ix Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
ii
PENGESAHAN
iii
PRAKATA
iv
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vii
ABSTRAK
viii
ABSTRACT
ix
DAFTAR ISI
x
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xv
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
DAFTAR SINGKATAN
xvii
DAFTAR SIMBOL
xviii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 SERAT KELAPA (COCONUT FIBER)
5
2.2 KOMPOSISI KIMIA SERAT KELAPA
5
2.3 PEREKAT LIKUIDA
7
2.4 MEKANISME REAKSI LIKUIFIKASI LIGNOSELULOSA
8
2.4.1
Reaksi Likuifikasi Karbohidrat
8
2.4.2
Reaksi Likuifikasi Lignin
9
2.4.3
Reaksi Likuifikasi Kayu
10
2.5 RESORSINOL
10
2.6 POTENSI EKONOMI
11 x Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
13
3.1 LOKASI PENELITIAN
13
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
13
3.2.1
Bahan Penelitian dan Analisa
13
3.2.2
Peralatan Penelitian dan Analisa
14
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
15
3.3.1 Tahap Pembuatan Partikel Sabut Kelapa
15
3.3.2 Tahap Pembuatan Perekat LSK
15
3.3.2.1 Tahap I (Likuifikasi Sabut Kelapa)
15
3.3.2.2 Tahap II (Polimerisasi)
15
3.3.3 Tahap Penambahan Resorsinol kedalam Perekat LSK 3.4 ANALISIS PENELITIAN
16 16
3.4.1 Analisis Kenampakan
16
3.4. 2 Analisis pH/ derajat Keasaman
16
3.4. 3 Analisis Viskositas
17
3.4.4 Analisis Specific Gravity
17
3.4.5 Analisis Solid Content (Kadar padatan)
18
3.4.6 Analisis Formaldehida Bebas
18
3.4.7 Analisis Waktu Gelatinasi
19
3.4.8 Analisis Senyawa dengan FT-IR
20
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
20
3.5.1 Flowchart Tahap Pembuatan Partikel Sabut Kelapa
20
3.5.2 Flowchart Tahap Pembuatan Perekat LSK
21
3.5.3 Flowchart Tahap Penambahan Resorsinol kedalam Perekat LSK
22
3.5.4 Flowchart Analisis Kenampakan
22
3.5.5 Flowchart Analisis pH
23
3.5.6 Flowchart Analisis Viskositas
23
3.5.7 Flowchart Analisis Specific Gravity
24
3.5.8 Flowchart Analisis Kadar Padatan
24
3.5.9 Flowchart Analisis Kadar Formaldehid Bebas
25
3.5.10 Flowchart Analisis Waktu gelatinasi
25
xi Universitas Sumatera Utara
3.5.11 Flowchart Analisis Senyawa dengan FT-IR BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
26 27
4.1 Analisa Kenampakan
27
4.2 Analisa pH
28
4.3 Analisa Viskositas
30
4.4 Analisa Specific gravity
31
4.5 Analisa Kadar padatan
33
4.6 Analisa Kadar Formaldehida Bebas
34
4.7 Analisa Waktu Gelatinasi
36
4.8 Karakteristik Senyawa Penyusun Perekat LSK Berdasarkan FT-IR
38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
41
5.1 KESIMPULAN
41
5.2 SARAN
41
DAFTAR PUSTAKA
42
xii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Struktur Tunggal Molekul Selulosa
6
Gambar 2.2 Struktur dari Tiga Dimensi Polimer Lignin
6
Gambar 2.3 Mekanisme Likuifikasi Selulosa dengan Berbagai Larutan Likuifikasi dan Katalis dengan Perpanjangan Waktu Reaksi
8
Gambar 2.4 Mekanisme Reaksi Likuifikasi Lignin Dengan Fenol dengan Katalis Asam dan Tanpa Katalis Asam
9
Gambar 2.5 Struktur Resorsinol
10
Gambar 2.6 Reaksi Antara Resorsinol dan Formaldehida
10
Gambar 3.1 Flowchart Tahap Pembuatan Partikel Sabut Kelapa
20
Gambar 3.2 Flowchart Tahap Pembuatan Perekat LSK
21
Gambar 3.3 Flowchart Tahap Penambahan Resorsinol kedalam Perekat LSK
22
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kenampakan
22
Gambar 3.5 Flowchart Analisis pH
23
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Viskositas
23
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Spesific Gravity
24
Gambar 3.8 Flowchart Analisis Kadar Padatan
24
Gambar 3.9 Flowchart Analisis Kadar Formaldehid Bebas
25
Gambar 3.10 Flowchart Analisis Masa Gelatinasi
25
Gambar 3.11 Flowchart Analisis Senyawa dengan FTIR
26
Gambar 4.1 Analisis Kenampakan Perekat LSK
27
Gambar 4.2 Pengaruh Kadar Penambahan Resorsinol terhadap pH Perekat LSK
29
Gambar 4.3 Pengaruh Kadar Penambahan Resorsinol terhadap Viskositas Perekat LSK
30
Gambar 4.4 Pengaruh Kadar Penambahan Resorsinol terhadap Specific Gravity Perekat LSK
32
Gambar 4.5 Pengaruh Kadar Penambahan Resorsinol terhadap xiii Universitas Sumatera Utara
Kadar Padatan Perekat LSK
33
Gambar 4.6 Pengaruh Penambahan Resorsinol terhadap Kadar Formaldehid Bebas Perekat LSK
35
Gambar 4.7 Reaksi Resorsinol dan Formaldehid
36
Gambar 4.8 Pengaruh Penambahan Resorsinol terhadap Masa Gelatinasi Perekat LSK
37
Gambar 4.9 Grafik FT-IR Perekat LSK Tanpa Penambahan Resorsinol
38
Gambar 4.10 Grafik FT-IR Perekat LSK dengan Penambahan 30% Resorsinol
39
Gambar C.1 Foto Proses Pembuatan Perekat LSK
50
Gambar C.2 Foto Proses Penambahan Resorsinol
50
Gambar C.3 Foto Analisa Kenampakan
51
Gambar C.4 Foto Analisa pH
51
Gambar C.5 Foto Analisa Viskositas
52
Gambar C.6 Foto Analisa Berat jenis
52
Gambar C.7 Foto Analisa Kadar Padatan
53
Gambar C.8 Foto Analisa Kadar Formaldehid Bebas
53
Gambar C.9 Foto Analisa Masa Gelatinasi
54
Gambar C.10 Foto Hasil Perekat LSK
54
Gambar D.1 (a) Sertifikat Analisis, (b) Grafik FT-IR Perekat LSK Tanpa Penambahan Resorsinol
56
Gambar D.2 (a) Sertifikat Analisis, (b) Grafik FT-IR Perekat LSK Dengan Penambahan 30% Resorsinol
58
xiv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi Kimia Serat Kelapa
7
Tabel 2.2 Kualitas Fenol Formaldehida Cair Untuk Perekat Kayu Lapis
7
Tabel 4.1
Kenampakan Perekat LSK
27
Tabel 4.2
pH Perekat LSK
28
Tabel 4.3
Viskositas Perekat LSK
30
Tabel 4.4
Specific Gravity Perekat LSK
31
Tabel 4.5
Kadar Padatan Perekat LSK
33
Tabel 4.6
Kadar Formaldehid Bebas Perekat LSK
35
Tabel 4.7
Masa Gelatinasi Perekat LSK
36
Tabel 4.8
Pencirian Gugus fungsi perekat LSK
39
Tabel A.1
pH Perekat LSK
45
Tabel A.2
Viskositas Perekat LSK
45
Tabel A.3 Specific Gravity Perekat LSK
45
Tabel A.4
Kadar Padatan Perekat Perekat LSK
45
Tabel A.5
Kadar Formaldehid Bebas Perekat LSK
46
Tabel A.6
Masa Gelatinasi Perekat LSK
46
xv Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran A Data Penelitian A.1
45
Data pH Perekat LSK
45
A.2
Data Viskositas Perekat LSK
45
A.3
Data Specific Gravity Perekat LSK
45
A.4
Data Kadar Padatan Perekat Perekat LSK
45
A.5
Data Kadar Formaldehid Bebas Perekat LSK
46
A.6
Data Masa Gelatinasi Perekat LSK
46
Lampiran B Contoh Perhitungan B.1
47
Perhitungan Kebutuhan Bahan Baku Yang Digunakan
47
B.2
Perhitungan Viskositas Perekat LSK
47
B.3
Perhitungan Specific Gravity Perekat LSK
48
B.4
Perhitungan Kadar Padatan Perekat Perekat LSK
49
Lampiran C Dokumentasi Penelitian
50
C.1
Foto Pembuatan Perekat LSK
50
C.2
Foto Proses penambahan Resorsinol
50
C.3
Foto Analisa kenampakan
51
C.4
Foto Analisa pH
51
C.5
Foto Analisa Viskositas
52
C.6
Foto Analisa Specific Gravity
52
C.7
Foto Analisa Formaldehid Bebas
53
C.8
Foto Analisa Berat Jenis
53
C.9
Foto Analisa Masa Gelatinasi
54 54
C.10 Foto Hasil Perekat Lampiran D Hasil Analisis Gugugs Fungsi Perekat LSK dengan Spektrofotometri FTIR D.1
55
(a) Sertifikat Analisis, (b) Grafik FT-IR Perekat LSK Tanpa Penambahan Resorsinol
C.2
56
(a) Sertifikat Analisis, (b) Grafik FT-IR Perekat LSK Dengan Penambahan 30% Resorsinol
58
xvi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN DMF
Dimethylformamide
FTIR
Transform Infrared Spectoscopy
GG
Guaiacylglycerol-β-guaiacyl ether
LSK
Likuida Sabut Kelapa
MF
Melamin Formaldehid
PF
Fenol Formaldehid
SC
Solid Content
SNI
Standar Nasional Indonesia
UCAP
United Coconut Association of The Philippines
UF
Urea Formaldehid
xvii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL Simbol
Keterangan
Dimensi
pH
Derajat Keasaman
M
Molaritas
mol/cm3
n
Mol
mol
v
Volume
ml
Densitas
g/ml
t
Waktu
sekon (s)
xviii Universitas Sumatera Utara
